如图,已知抛物线C1与坐标轴的交点依次是A(-4,0),B(-2,0),E(0,8).
(1)求抛物线C1关于原点对称的抛物线C2的解析式;
(2)设抛物线C1的顶点为M,抛物线C2与x轴分别交于C,D两点(点C在点D的左侧),顶点为N,四边形MDNA的面积为S.若点A,点D同时以每秒1个单位的速度沿水平方向分别向右、向左运动;与此同时,点M,点N同时以每秒2个单位的速度沿坚直方向分别向下、向上运动,直到点A与点D重合为止.求出四边形MDNA的面积S与运动时间t之间的关系式,并写出自变量t的取值范围;
(3)当t为何值时,四边形MDNA的面积S有最大值,并求出此最大值;
(4)在运动过程中,四边形MDNA能否形成矩形?若能,求出此时t的值;若不能,请说明理由.
网友回答
解:(1)点A(-4,0),点B(-2,0),点E(0,8)关于原点的对称点分别为D(4,0),C(2,0),F(0,-8).
设抛物线C2的解析式是y=ax2+bx+c(a≠0),
则,
解得,
所以所求抛物线的解析式是y=-x2+6x-8.
(2)由(1)可计算得点M(-3,-1),N(3,1).
过点N作NH⊥AD,垂足为H.
当运动到时刻t时,AD=2OD=8-2t,NH=1+2t.
根据中心对称的性质OA=OD,OM=ON,
所以四边形MDNA是平行四边形.
所以S=2S△ADN.
所以,四边形MDNA的面积S=(8-2t)(1+2t)=-4t2+14t+8.
因为运动至点A与点D重合为止,据题意可知0≤t<4.
所以所求关系式是S=-4t2+14t+8,t的取值范围是0≤t<4.
(3)S=-4(t-)2+,(0≤t<4).
所以时,S有最大值.
提示:也可用顶点坐标公式来求.
(4)在运动过程中四边形MDNA能形成矩形.
由(2)知四边形MDNA是平行四边形,对角线是AD,MN,
所以当AD=MN时四边形MDNA是矩形,
所以OD=ON.所以OD2=ON2=OH2+NH2,
所以t2+4t-2=0.
解之得t1=-2,t2=--2(舍).
所以在运动过程中四边形MDNA可以形成矩形,此时t=-2.
解析分析:(1)可先求出A、B、E关于原点对称的对称点的坐标,然后用待定系数法求出抛物线的解析式.
(2)根据中心对称图形的性质不难得出OA=OD,OM=ON,因此四边形AMDN是平行四边形,那么其面积就是三角形ADN面积的2倍,可据此来求S,t的函数关系式.
(3)根据(2)得出的函数的性质和自变量的取值范围即可得出S的最大值及对应的t的值.
(4)根据矩形的性质可知:当AD=MN时,平行四边形AMDN是矩形,那么OD=ON,据此可求出t的值.
点评:本题以二次函数为背景,结合动态问题、存在性问题、最值问题,是一道较传统的压轴题,能力要求较高.